Металлические заготовки из стали 3: сортамент и применение
Металлические заготовки из стали 3 — это полуфабрикаты, изготавливаемые из углеродистой конструкционной стали обыкновенного качества марки Ст3 (Ст3сп, Ст3пс, Ст3кп) по ГОСТ 380. Данная марка относится к группе сталей с гарантируемыми механическими свойствами, что определяет её широкое использование в производстве металлоконструкций, работающих при температурах от –40 C до +425 C. Заготовки поставляются в виде листового проката, круга, квадрата, полосы, а также сортового и фасонного проката, прошедшего дополнительную обработку — калибровку, шлифовку или обточку.
Ключевая особенность заготовок из Ст3 — сочетание достаточной прочности с высокой пластичностью и свариваемостью. Химический состав стали нормируется по содержанию углерода (0,14–0,22 %), марганца (0,40–0,65 %) и кремния (0,05–0,17 % для спокойной плавки). В зависимости от степени раскисления заготовки из стали 3 подразделяются на спокойные (Ст3сп), полуспокойные (Ст3пс) и кипящие (Ст3кп). Для ответственных сварных узлов предпочтительны спокойные и полуспокойные разновидности, исключающие деформационное старение и обеспечивающие стабильность свойств по сечению.
Механические характеристики заготовок из Ст3
Механические свойства заготовок из стали 3 зависят от толщины проката и вида термической обработки. В состоянии поставки (без термообработки) гарантируется предел текучести не менее 245 МПа для толщин до 20 мм и временное сопротивление разрыву в диапазоне 370–490 МПа. Относительное удлинение для листовых заготовок составляет не менее 26 % при толщине до 20 мм. Ударная вязкость KCU при температуре +20 C для спокойной стали — не менее 78 Дж/см, при –20 C — не менее 39 Дж/см.
| Толщина проката, мм | Предел текучести, МПа | Временное сопротивление, МПа | Относительное удлинение, % | Ударная вязкость KCU, Дж/см |
|---|---|---|---|---|
| до 20 | 245 | 370–490 | 26 | 78 |
| 20–40 | 235 | 370–490 | 24 | 70 |
| 40–100 | 225 | 360–480 | 23 | 60 |
Виды заготовок и их назначение
Металлические заготовки из стали 3 поставляются в различных исполнениях, ориентированных на конкретные технологические переделы:
- Листовые заготовки — горячекатаный лист толщиной 4–160 мм, применяемый для раскроя деталей газовой и плазменной резкой при изготовлении корпусных элементов оборудования, рам, платформ;
- Круглые заготовки — пруток диаметром 10–250 мм, используемый для механической обработки на токарных и фрезерных станках при производстве валов, осей, фланцев, втулок;
- Квадратные заготовки — профиль 10 10 – 200 200 мм, предназначенный для изготовления крепежа, рычагов, упоров и деталей, требующих прямоугольного сечения;
- Полосовые заготовки — прокат шириной 20–200 мм и толщиной 4–60 мм для производства проушин, косынок, накладок и элементов жёсткости;
- Калиброванные заготовки — прутки с повышенной точностью размеров (h9–h11) для автоматизированных линий металлообработки, исключающие дополнительную черновую обработку.
Отрасли применения заготовок из Ст3
Заготовки из стали 3 востребованы в отраслях, где требуется сочетание несущей способности и технологичности при умеренных нагрузках. Основные направления использования:
- строительные металлоконструкции — колонны, балки, фермы, связи жёсткости каркасов промышленных зданий;
- машиностроение — детали рамных конструкций, кронштейны, опоры, корпусные элементы станочного оборудования;
- производство подъёмно-транспортного оборудования — элементы крановых путей, траверс, грузозахватных приспособлений;
- судостроение — набор корпуса, флоры, стрингеры, ширстреки для судов с ограниченным районом плавания;
- производство ёмкостного оборудования — корпуса резервуаров, обечайки, днища аппаратов, работающих под давлением до 1,6 МПа;
- сельскохозяйственное машиностроение — рамы, балки, навесные устройства агрегатов, эксплуатируемых в полевых условиях.
Технологические особенности обработки
Заготовки из стали 3 допускают все виды сварки без ограничений: ручную дуговую электродами типа Э42, автоматическую под флюсом, в среде CO. При толщине свыше 30 мм рекомендуется предварительный подогрев до 100–150 C для предотвращения образования закалочных структур в зоне термического влияния. Механическая обработка заготовок из Ст3 характеризуется образованием сливной стружки, что требует применения стружколомов и обильного охлаждения при скоростном точении. Резка металла выполняется любым способом — абразивным кругом, ленточной пилой, гидроабразивной резкой; для листовых заготовок толщиной до 25 мм эффективна лазерная резка на волоконных лазерах мощностью 3–6 кВт.
При заказе металлических заготовок из стали 3 необходимо указывать категорию стали (для ответственных конструкций — категорию 3–5 с гарантией ударной вязкости при отрицательных температурах), вид поставки, размеры и допуски. Заготовки, предназначенные для последующей термической обработки, поставляются без неё; нормализация или улучшение проводятся после черновой механической обработки для снятия внутренних напряжений.
Вопросы и ответы
Чем отличаются заготовки из Ст3сп от Ст3пс?
Ст3сп — спокойная сталь, раскисленная кремнием и алюминием, имеет более однородную структуру и стабильные свойства при сварке. Ст3пс — полуспокойная сталь, частично раскисленная, обладает меньшей склонностью к образованию усадочных раковин, чем кипящая, но уступает спокойной по ударной вязкости при отрицательных температурах.
Можно ли использовать заготовки из стали 3 для деталей, работающих при низких температурах?
Для конструкций, эксплуатируемых при температуре до –40 C, применяются заготовки из стали Ст3сп категории 3–5 с гарантированной ударной вязкостью KCU не менее 39 Дж/см при –20 C. При более низких температурах рекомендуется использовать низколегированные стали типа 09Г2С.
Какая максимальная толщина заготовок из Ст3 доступна для поставки?
Горячекатаный лист из стали 3 поставляется толщиной до 160 мм, круглый прокат — диаметром до 250 мм. Для толщин свыше 100 мм механические свойства нормируются с пониженными значениями предела текучести — не менее 205 МПа.
Требуется ли термическая обработка заготовок из стали 3 перед механической обработкой?
В состоянии поставки заготовки из Ст3 имеют феррито-перлитную структуру с твёрдостью 120–150 HB, что обеспечивает хорошую обрабатываемость резанием. Дополнительная нормализация требуется только для снятия напряжений после правки или гибки, либо для выравнивания структуры перед цементацией.
